JPH03237031A - ガラス棒の加熱延伸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はガラス棒の加熱延伸方法に関する。

「従来の技術」 通信、光学の技術分野において、光ファイバを作製した
り、光フアイバ用、ロンドレンズ用のガラス棒を減径す
るとき、これらのガラス棒を加熱しつつ延伸する手段が
採用される。

ちなみに、光ファイバの製造例では、第３図に示す加熱
炉が用いられている。

第３図に示す加熱炉の場合、炉本体１の上部、下部にあ
る入口部２、出口部３には、ガス排出口４、ガス導入１
−１５が設けられ、かつ、開閉蓋６．７が施されており
、炉本体１内には、入口部２、出口部３間にわたる炉心
管８が内装され、炉心管８の外周に電熱式の加熱器９が
備えられている。

第３図の加熱炉において、光フアイバ用のガラス棒Ｇを
加熱延伸して光ファイバＦを製造するとき、入口８Ｂ２
側から炉心管８内へ低速挿入されたカラス林Ｇを加熱器
８により加熱し、かかる加熱により軟化したガラス棒Ｇ
を高速で引きとればよく、かくて得られた光ファイ／＜
Ｆは、出口部３側から炉本体１外に出る。

このとき、炉心管８内にはガス導入口５からの雰囲気ガ
ス（＾ｒ、　Ｈｅ、　Ｎ２など）が供給され、炉心管８
内に雰囲気ガスが充満した後は、ガス供給量に等しい雰
囲気ガスがガス排出口４より炉心管８外へ排気される。

上記のようにしてガラス棒Ｇを加熱延伸しているとき、
加熱炉の要部である炉心管８内に不純な外気が侵入する
ことは殆どないが、当初のパージ処理において完全に除
去することのできない炉心管８内のダストとか、加熱炉
の稼働中においてガラスＭＧ、炉心管８などから発生す
るダストが炉心管８の内面に付着する。

たとえば、第３図のように雰囲気ガスが炉心管８内を下
方から上方へ流れているときは、第４図に示すごとく、
ダス）Ｄが炉心管８の」二部内周面に付着する。

このようなダスト付着が炉心管８内で発生した場合、炉
心管８の寿命低下、炉心管８内のクリーン度低下が生じ
、光ファイバＦもダスト付着により強度劣化をきたす。

なお、ガス導入ロ→炉心管８内→ガス排出口４を流れる
雰囲気ガスを高速化することにより、かなりの量のダス
ｌ−Ｄを炉心管８外へ排出することができるが、雰囲気
ガスを高速化した場合には、炉心管８内の雰囲気擾乱が
起こり、光ファイ／＜Ｆの外径変動が生じる。

このような課題を解決するための公知技術として、特開
昭６０−１５５５４０号公報（以下公知技術ｌという）
、特開昭６３−１５９２３５号公報（以下公知技術１と
いう）に開示の発明が提供されている。

公知技術１のものは、第５図に示すごとく、前記第３図
の加熱炉において、ガス導入１」ｌＯを有する補助管１
１が炉心管８の下部に内装されたものである。

かかる公知技術１の場合、炉心管８の下部における二重
管構造を利用して、炉心管８内周と補助管１１外周との
間の雰囲気ガス流を高速とし、補助管１１内の雰囲気ガ
ス流を低速（層流）とすることにより、炉心管８内のダ
スト排出、高レベルのクリーン度、雰囲気の安定性など
をはかり、もって炉心管８の寿命を高め、外径変動のな
い高強度の光ファイバＦを得るようにしている。

公知技術２のものは、第６図に示すごとく、それぞれガ
ス導入口１０．１２．１４を右する補助管１１゜１３．
１５が同心状に組み合わされて炉心管８の一ド部に内装
されたものである。

かかる公知技術２の場合、炉心管８の下部が多重管構造
（四重管構造）となっているが、その技術思想は前記公
知技術１と基本的に同じであり、これら容管の内外周間
から所定流速の雰囲気ガスが供給される。

なお、公知技術２において、各補助管１１．１３．１５
の」二端側を、ガラス棒Ｇのテーパ状に括れた溶融変形
部（−メニスカス部）と対応させるため、これら補助管
１１．１３．１５が、外周側の補助管１１から中心側の
補助管１５にわたり、順次低く設定されることもある。

ｒ発明が解決しようとする課題」 上述した公知技術１．２において、常温の雰囲気ガスを
加熱炉の炉心管８内へ供給したとき、ガラス棒Ｇの延伸
方向に逆行して炉心管８内を流れる雰囲気ガスが、ガラ
ス棒Ｇのメニスカス部に接触してこれを冷却してしまい
、かかる冷却によりガラス棒Ｇのメニスカス部が短くな
る。

ガラス棒Ｇのメニスカス部が冷却されて短くなると、ガ
ラス棒Ｇの延伸に際してより大きな張力が要求され、ラ
ンニングコストが高くなる。

このような現象は、炉心管８内のダスト排出効果を上げ
るべく、炉心管８内の雰囲気ガス流量、流速を増すほど
顕著になり、甚だしいときは、ガラス棒Ｇのメニスカス
部が単に短くなるだけでなく、内側に門んだ先鋭な三角
形状を呈する。

これの対策として、雰囲気ガスを予熱して炉心管８内へ
供給することが考えられるが、そのためには、別途の熱
源、温度制御手段が要求される。

仮に、これらの手段を講じたとしても、加熱炉内が約２
０００°Ｃの超高温であり、通常の加熱手段ではこの温
度域にまで雰囲気ガスを予熱するのがむずかしい。

それゆえ、十分に予熱されない雰囲気ガスが炉心管８内
へ進入したとき、急激なガス膨張が生じて光ファイバＦ
が振動し、光ファイバＦの外径変動が起こりがちとなる
。

本発明はこのような技術的課題に鑑み、経済的な手段で
カラス林を安定して加熱延伸することのできる合理的な
ガラス棒の加熱延伸方法を提供しようとするものである
。

「課題を解決するための手段」 本発明は所期の目的を遠戚するため、入口部と出１１部
とを右する炉本体内に、これら入口部、出口部に通じる
炉心管と、炉心管の外周に配置された加熱器とが備えら
れている加熱炉を用い、炉本体内に雰囲気ガスを定常的
に供給するとともに、炉本体内の余剰雰囲気ガスを炉本
体外へ排気し、かつ、炉本体の入口部より炉心管内に挿
入したガラス棒を、加熱器により加熱しつつ炉本体の出
口部方向へ延伸するガラス棒の加熱延伸方法において、
炉本体内における加熱器の周囲を通過した雰囲気ガスを
、炉心管の出口側よりその内部へ送りこむことを特徴と
する。

「作用ｎ 本発明方法の場合、雰囲気ガスについては、これを加熱
炉の炉本体内に定常的に供給してその余剰分を炉本体外
へ排気し、ガラス棒については、これを炉本体の入口部
より炉心管内に挿入し、かつ、加熱器により加熱しつつ
炉本体の出口部方向へ延伸する。

かかる本発明方法において、ガラス棒を加熱延伸すると
き、炉本体内における加熱器の周囲を通過した雰囲気ガ
スを、炉心管の出口側よりその内部へ送りこむ。

このようにして炉心管内へ流れこむ雰囲気ガスは、加熱
器の周囲を経由してきたことにより、十分に加熱されて
いる。

したがって、雰囲気ガスによりガラス棒の溶融変形部が
冷却されるとか、雰囲気ガスが炉心管内で急激に膨張す
ることがなく、ゆえに、ガラス棒の加熱延伸が安定して
行なえる。

「実　施　例」 本発明に係るガラス棒の加熱延伸方法を、図示の実施例
にノ、（づいて説明する。

第１図に例示した加熱炉において、炉本体２１の胴部に
はガス導入口２２が設けられており、炉本体２１におけ
る上部、下部の入口部２３、出口部２４には通孔２５．
２８、ガス導入口２７．２８がそれぞれ設けられている
。

この場合、入口部２３は炉本体２１の土壁より突出し、
出口部２４は炉本体２１の下壁を貫通している。

炉本体２１内には入口部２３、出口側２４間にわたる炉
心管２９が内装され、かつ、炉心管２８の外周には電熱
式の加熱器３５が備えられている。

炉本体２１の入口部２３と炉心管２８との相対関係では
、炉心管２９が入口部２３と密に連結できるようになっ
ており、炉本体２１の出口部２４と炉心管２９との相対
関係では、炉心管内径が炉本体２１の出口部外径よりも
大きくなっている。

さらに、炉心管２８の長さ方向の寸法は、炉本体２１の
上下両壁間の寸法よりも小さい。

したがって、炉心管２８の上端と入口部２３とが互いに
直結し、炉心管２９の下端と出口部２４の上端とが互い
に重なる態様で、炉心管２８が炉本体２１内に組みつけ
られたとき、炉心管２８の上端と入口部２３とが互いに
密封され、炉心管２９の下端と出口部２４との間、炉心
管２９の下端と炉本体２１底壁との間には、それぞれガ
ス流通間隙３０が形成される。

さらに、第１図において、炉心管２９下端と出口部２４
上端とが重なり合う部所には、炉心管２８の内径よりも
小さい外径と、出口部２４の外径よりも大きい内径とを
有する整流管３１が介在されている。

なお、炉心管２８下端と出口部２４上端との重なり合い
長さ、整流管３１の長さは、これらの部所での整流作用
が適切になるよう設定される。

図示以外の実施例として、炉心管２８下端と出口部２４
上端との間に、径方向の寸法が互いに異なる複数の整流
管３１が同心状に重ね合わされて介在されることがある
。

この場合、各整流管３１の長さ方向の寸法は互いに同じ
であったり、あるいは、外周側の整流管から中心側の整
流管へ向かうにしたがい、該各整流管３１の長さ方向の
寸法が小さくなる。

その他、整流管３１が炉心管２８下端と出口部２４上端
との間から省略されることもある。

０ 第１図の加熱炉において、炉心管２９は一例としてカー
ホンからなり、加熱器３５は一例としてカーボンヒータ
からなり、その他の部材は公知ないし周知の耐熱材から
なる。

本発明方法を第１図の加熱炉において実施するとき、炉
本体２１内にはガス導入口２２より雰囲気カスを供給し
、炉本体２１の入口部２３、出口部２４にはガス導入口
２７．２８よりそれぞれシールガスを供給し、かかる状
態において、炉本体２１の入口部２３より炉心管２８内
に挿入したガラス棒Ｇを、加熱器３５により加熱しつつ
炉本体２１の出口部２４側から図示しない延伸手段（引
取装置）により延伸する。

このとき、ガラス棒挿入速度とガラス棒延伸速度との相
対関係で、ガラス棒Ｇの延伸外径が定まり、たとえば、
上記挿入速度を低速、上記延伸速度を高速とすることに
より、図示のごとき光ファイバＦが得られるほか、これ
らの速度差を調整することにより、減径されたガラス棒
も得られる。

」−記における雰囲気カス、シールガスは、Ｈｅ、＾ｒ
、　８２などの不活性ガスからなり、その−例とし１ て）Ｉｅが用いられる。

第１図において、ガス導入口２２より炉本体２１内に導
入された雰囲気ガスは、加熱器３５の周囲を通ることに
より加熱された後、ガス流通間隙３０から炉心管２８内
へ流れこみ、かつ、炉心管２８と整流管３１との内外周
間、整流管３１と出口部２４との内外周間、および、出
口部２４内をそれぞれ通るとき、ガラス棒Ｇと平衡する
層流状態となって炉心管２８内を上方へ流動する。

さらに、炉心管２９内における雰囲気ガスは、これがす
でに加熱されているので、ガラス棒Ｇの溶融変形部を冷
却したり、急激に膨張することがなく、上記層流状態に
て炉心管２９内のダストを補出しつつ、炉本体２１の入
口部２３より炉外へ出る。

これと同期して、ガス導入口２７．２８より入口部２３
内、出口部２４内にそれぞれ導入されたシールガスは、
外気が各通孔２５．２６より炉本体２１内に侵入するの
を阻止する。

上述した？メ囲気ガス、シールカスは、炉心管２９内を
層流状態で上刃流動する雰囲気ガスの流動ＰＩ：２ を附害することのないように、これらの流量、流速を調
整する。

一例として、炉本体２１内、出口部２４内に雰囲気ガス
、シールガスを定量供給するとき、入口部２３山へ導入
するシールガスのｉｊ：により上記の調整を行なう。

第２図（Ａ）は、本発明の上記実施例において、石英系
の光ファイバ用ガラス棒から光ファイバを製造した際の
光ファイバの外径変動を示し、第２図（Ｂ）は、第５図
の従来技術において、本発明の実施例と同様のガラス棒
を用いて光ファイバを製造した際の光ファイバの外径変
動を示す。

第２因（Ａ）（Ｂ）を参照して明らかなように、本発明
方法よるときは、光ファイバの外径変動が無視できるほ
ど小さいが、従来技術によるときは、光ファイバの外径
変動がかなり大きいものとなっている。

そのＦＰ山として１本発明方法の場合は、ガラス棒の溶
融変形部が冷却されず、溶融変形部の寸法が好ましい長
さに保持されたこと、雰囲気ガスに３ 急激な膨張が生ぜず、光ファイバが振動しなかったこと
、ガラス棒の溶融変形部の温度と延伸張力とが適切にマ
ツチングしたことなどがあげられ、それに対し、従来技
術の場合は、これらの問題が複合的に発生したと考えら
れる。

なお、本発明方法の場合、雰囲気ガスが炉本体２１内か
ら加熱器３５の周囲を通過して炉心管２８内へ流れこむ
ことにより、炉本体２１、加熱器３５などから発生する
ダストが炉心管２９内にもちこまれることが予測される
が、これについては、加熱炉の構成部品を、延伸加熱温
度よりも高温で数十時間熱処理して使用することにより
、これらダストの問題を回避することができる。

「発明の効果」 以上説明した通り、本発明方法は所定の手段でガラス棒
を加熱延伸するとき、炉本体内における加熱器の周囲を
通過した雰囲気ガスを、炉心管の出口側よりその内部へ
送りこむから、雰囲気ガスによりガラス棒の溶融変形部
が冷却されるとか、雰囲気ガスが炉心管内で急激に膨張
することがな４ く、したがって、炉心管内のタストを炉外へ排出しつつ
ガラス棒の加熱延伸を安定させて、欠陥のない高強度、
／Ｊｊｉ品イ）′１．の製品を得ることができ、他にも
、加熱炉の寿命、別途の熱源を要しない設備経済性など
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示したは断面図、第２
図（Ａ）　（Ｂ）は本発明方法と従来技術とによる光フ
アイバ製造例の外径変動を示した図、第３図ないし第６
図は各種の従来技術を示した断面図である。 ２１・・・・・・炬本体 ２２・・・・・・カス導入口 ２３・・・・・・入ｒ１部 ２４・・・・・・出［−１部 ２５・・・・・・通孔 ２６・・・・・・通孔 ２７・・・・・・ガス導入「１ ２８・・・・・・ガス導入口 ２９・・・・・・炉心管 ］　５ 区 ３５・・・・・・加熱器 Ｇ・・・・・・ガラス棒 Ｆ・・・・・・光ファイバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入口部と出口部とを有する炉本体内に、これら入口部、
   出口部に通じる炉心管と、炉心管の外周に配置された加
   熱器とが備えられている加熱炉を用い、炉本体内に雰囲
   気ガスを定常的に供給するとともに、炉本体内の余剰雰
   囲気ガスを炉本体外へ排気し、かつ、炉本体の入口部よ
   り炉心管内に挿入したガラス棒を、加熱器により加熱し
   つつ炉本体の出口部方向へ延伸するガラス棒の加熱延伸
   方法において、炉本体内における加熱器の周囲を通過し
   た雰囲気ガスを、炉心管の出口側よりその内部へ送りこ
   むことを特徴とするガラス棒の加熱延伸方法。